TW202005301A - Antenna system and resetting method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本案是關於一種天線系統。This case is about an antenna system.
隨著科技進步,各類型電子裝置的多會配置有無線通訊組件。然而,在不同的環境影響下,例如人體靠近天線時、相距基地台距離較遠或方向偏移、房間牆壁的遮蔽等,都會影響多天線輻射場型覆蓋率,進而造成通訊裝置在某些角度上的通訊能力較弱或是通訊上的死角,進而影響使用者上的感受。With the advancement of technology, many types of electronic devices are often equipped with wireless communication components. However, under different environmental influences, such as when the human body is close to the antenna, the distance from the base station is far away or the direction is offset, and the room wall is blocked, etc., it will affect the coverage rate of the multi-antenna radiation field pattern, which will cause the communication device to have certain angle The communication ability on the Internet is weak or the communication corners, which in turn affects the user's feelings.
本案是提供一種天線系統包含:複數個天線、切換單元、通訊單元與控制單元。切換單元具有複數個切換器,各切換器與對應的各天線間為導通狀態或斷路狀態。通訊單元連接切換單元的各切換器,以透過各切換器與與各天線耦接。通訊單元自為導通狀態的該些切換器接收對應的各天線的參考值組。控制單元連接切換單元與通訊單元,控制單元自通訊單元接收各參考值組,並將參考值組與告警閥值進行比較,以判斷各參考值組中任一者是否符合預期。當參考值組不符合預期時輸出重啟指令以重啟切換單元。This case is to provide an antenna system including: a plurality of antennas, a switching unit, a communication unit and a control unit. The switching unit has a plurality of switches, and each switch and the corresponding antenna are in an on state or an off state. The communication unit is connected to each switch of the switch unit to couple with each antenna through each switch. The communication unit receives the corresponding reference value set of each antenna from the switches in the conducting state. The control unit connects the switching unit and the communication unit. The control unit receives each reference value group from the communication unit and compares the reference value group with the alarm threshold to determine whether any of the reference value groups meets expectations. When the reference value group does not meet expectations, a restart instruction is output to restart the switching unit.
本案是另提供一種天線系統的重啟方法,其包含:接收來自一切換單元中為導通狀態的至少一切換器所對應之一天線的一參考值組;將參考值組與一告警閥值進行比較,以判斷參考值組是否符合預期;以及當參考值組不符合預期時,輸出一重啟指令重啟切換單元。This case is to provide another method for restarting an antenna system, which includes: receiving a reference value group from an antenna corresponding to at least one switch in an on state in a switching unit; comparing the reference value group with an alarm threshold To determine whether the reference value group meets expectations; and when the reference value group does not meet expectations, output a restart command to restart the switching unit.
依據上述,本發明透過各天線的回傳值與告警閥值之比較情形後,而能進一步地讓天線系統重啟以進一步驅動切換單元中的切換器重新變更為斷路狀態或導通狀態。藉此能找到適合的天線來維持適當的輻射場型,如此能隨時保持良好的無線傳輸之品質,以進一步能讓使用者能保持其使用的感受。According to the above, according to the comparison between the return value of each antenna and the alarm threshold, the present invention can further restart the antenna system to further drive the switch in the switching unit to change to the off state or the on state. In this way, a suitable antenna can be found to maintain an appropriate radiation field pattern, so that the quality of good wireless transmission can be maintained at any time, so that the user can further maintain the feeling of using it.
請參閱圖1,天線系統包含多個天線10、切換單元20、通訊單元30以及控制單元40。各天線10與切換單元20連接。控制單元40分別與切換單元20以及通訊單元30連接。通訊單元30還與切換單元20連接。Referring to FIG. 1, the antenna system includes
在一實施例中,各天線10是用以收發無線信號,進而能接收或輸出資料。於圖1中是以5個天線10(101、102、103、104、105)做為實施例說明,惟在本發明中,天線10之數量並非為限制。In one embodiment, each
在一些實施例中,各天線10可以為全向型天線、指向形天線或其他類型天線,但不以此為限。In some embodiments, each
請參閱圖1與圖2A,切換單元20中具有多個切換器21,此些切換器21各自對應此些天線10。當切換器21為導通狀態時,切換器21與其對應的天線10電性連接。當切換器21為斷路狀態時,切換器21與其對應的天線10之間不導通。在此實施例中,切換單元20中的各切換器21中至少一者為導通狀態。在本實施例中,切換器212、213為導通狀態,其餘的切換器211、214、215則為斷路狀態,但不以此為限。Please refer to FIG. 1 and FIG. 2A, the
其中,天線10可以將接收到的無線信號經由為導通狀態的切換器21傳送至通訊單元30,或者通訊單元30可以將資料經由為導通狀態的切換器21傳送至對應的天線10,以進一步無線輸出資料。The
於一實施例中,切換器21的數量是對應於天線10的數量。換言之,天線10的數量之總和與切換器21的數量之總和為相同。於此,圖1中是以5個切換器21(211、212、213、214、215)作為實施例說明,惟在本發明中,切換器21之數量並不以此為限。In one embodiment, the number of
其中,於圖1中是以切換器212、213為導通狀態,其餘的切換器211、214、215為斷路狀態。因此,對應連接切換器212、213的天線102、103會將接收的無線信號傳送至通訊單元30。In FIG. 1, the
通訊單元30接收來自切換單元20中為導通狀態的切換器212、213所對應之天線102、103的參考值組(步驟S01)。接著,通訊單元30將接收參考值組傳送至控制單元40。The
請參閱圖1至圖4,控制單元40將接收到的此些參考值組與告警閥值進行比較,以判斷此些參考值組是否符合預期(步驟S02)。當判斷此些參考值組的至少其中之一不符合預期時,控制單元40輸出一重啟指令,以重啟切換單元20(步驟S03)。其中,當切換單元20被重啟的過程中,切換單元20根據重啟指令將各切換器(211~215)皆切換為導通狀態(如圖3所示)(即圖2B的步驟S031)。接著,控制單元40自通訊單元30接收來自各切換器21所對應之天線10的回傳值(即圖2B的步驟S032)。依據此些回傳值中較佳的至少一者產生選擇指令,並傳送至該切換單元20(即圖2B的步驟S033)。詳細而言,控制單元40會對所接收到的所有回傳值進行排序,以產生一排序結果,並根據此排序結果選出此些回傳值中較佳的至少一者(例如:排序較前的回傳值),並產生對應的選擇指令。Referring to FIGS. 1 to 4, the
控制單元40則傳送選擇指令至切換單元20後,切換單元20依據選擇指令選擇對應的切換器21並維持其為導通狀態,且將其餘的切換器21切換為斷路狀態(如圖4所示)(即圖2B的步驟S034)。在此實施例中,請參閱圖3至圖4,控制單元40對所有回傳值進行排序後能知道切換器211、214所對應之天線101、104的回傳值是這五個切換器21所對應之天線中排名前2名。因此,控制單元40能根據此排序結果產生對應的選擇指令。切換單元20根據此選擇指令維持切換器211、214為導通狀態,且將切換器212、213、215切換為斷路狀態。After the
在一些實施例中,控制單元40產生的選擇指令是能選擇此些切換器21的其中一者維持為導通狀態,且令其餘的切換器21為斷路狀態。在另一些實施例中,也可以選擇各切換器21中的任意組合形成導通狀態。其可視實際需求進行調整。In some embodiments, the selection command generated by the
當選擇指令是選擇此些切換器21的其中一者進行導通時,表示控制單元40對各回傳值進行排序後挑選排序結果中的最佳者(排序最前者),並維持對應此最佳回傳值之切換器21(即選擇切換器211~切換器215中對應最佳回傳值者)為導通狀態,且將其餘的切換器21切換為斷路狀態。When the selection command is to select one of the
控制單元40送出選擇指令後,請再參閱圖2A,控制單元40能在一間隔時間後再從通訊單元30接收為導通狀態的天線之參考值組(即重複執行步驟S01),以供控制單元40能再次判斷其參考值組是否符合告警閥值(即執行步驟S02)。當判斷參考值組不符合告警閥值時,則再次產生重啟指令,以重啟切換單元20(即步驟S03)。After the
在一實施例中,控制單元40預設有多個重啟時間點,也就是說,控制單元40會根據重啟時間點輸出重啟指令,以驅動切換單元20重啟。其中,於每次重啟切換單元20過程,控制單元40記錄每次各天線10之回傳值的排序結果,並根據此些排序結果分析各天線10之多次回傳值的變化。並且根據各天線之回傳值的變化計算出更有效率之重啟時間點間的時間間隔。舉例來說,並請參閱圖5,其X軸為待機時間T1
,Y軸為切換單元20重啟時間間隔T2
。於一實施例中,隨著待機時間變長,重啟時間點間之時間間隔可以為倍數時間間隔Tb
(如30分鐘、1小時、2小時等)方式增加。在此實施例中,預設重啟時間點間的時間間隔為30分鐘時,控制單元40會每間隔30分鐘時即根據重啟指令而紀錄每次的各回傳值之排序結果,若每次排序(如發生三次)回傳值的排序結果皆未產生變化時,則控制單元40會在下一次(即第四次)的預設重啟時間點延到1小時後。反之,若控制單元40在對應於預設重啟時間點之重啟指令時所記錄的回傳值排序有發生變化時,則控制單元40則維持於預設的重啟時間點輸出重啟指令。In an embodiment, the
相同地,隨著待機時間變長,重啟時間點間之時間間隔可以為指數時間間隔Tc
(如30分鐘、1.5小時、4小時等)方式增加,藉此可以減少重啟切換單元20的次數。讓天線系統處在穩定的環境中時,能降低控制單元40的運算負載。Similarly, as the standby time becomes longer, the time interval between restart time points may increase in an exponential time interval T c (such as 30 minutes, 1.5 hours, 4 hours, etc.), thereby reducing the number of times the
在一實施例中,若在多次重啟步驟後所選擇的天線皆為同一支天線,則控制單元40則可以如前述將重啟時間點間的時間間隔設為成倍數時間間隔Tb
或指數時間間隔Tc
方式增加。In an embodiment, if the selected antennas are the same antenna after multiple restart steps, the
在一實施例中,重啟時間點間的時間間隔有一最長時間間隔Td
。舉例來說,控制單元40的最長時間間隔設定為12小時。控制單元40依據前述方式增長預設重啟時間長度時,最多讓重啟時間點間的時間間隔等於最長時間間隔Td
。In one embodiment, the time interval between restart time points has a maximum time interval T d . For example, the maximum interval of the
於此,有關控制單元40接收參考值組後並進行判斷之詳細內容,下以數個實施例做說明。Here, regarding the detailed content of the
在第一實施例中,請參閱圖1,切換單元20中的切換器212、213為導通狀態,且切換器211、214、215為斷路狀態。因此,通訊單元30可個別經由切換器212、213接收天線102、103的參考值組(步驟S01)。其中,參考值組為天線102、103個別接收到無線信號的信號強度,例如RSSI(Received Signal Strength Indicator)值、Ping值或其他等關於信號強度之指標。In the first embodiment, referring to FIG. 1, the
於第一實施例中是以參考值組為RSSI值作為例子說明。當通訊單元30接收到來自天線102、103之無線信號後,即會自天線102之無線信號中取得第一RSSI值(即第一參考值組)與自天線103之無線信號中取得第二RSSI值(即第二參考值組)(步驟S01)。接著,通訊單元30將第一參考值組與第二參考值組傳送至控制單元40。接著控制單元40判斷第一參考值組與第二參考值組是否有任一者低於告警閥值(如圖6的步驟S021、S022)。亦即控制單元40判斷第一參考值組(例如第一RSSI值=-85dBm)與預設的告警閥值(例如預設的RSSI值=-80dBm)之大小。於此實施例中,第一參考值組是小於告警閥值。即表示天線102接收的無線信號之信號強度有變弱的現象。控制單元40會生成重啟指令(步驟S03)。接著控制單元40將重啟指令傳送至切換單元20。切換單元20則根據重啟指令將各切換器21均切換為導通狀態(步驟S031)(如圖3所示)。接著,控制單元40即能自通訊單元30接收各天線10的對應的回傳值(RSSI值)(步驟S032),並且將各回傳值進行排序。並根據排序結果選擇最高數值的回傳值所對應的切換器21(此實施例為切換器211、214)(如圖4所示)而生成選擇指令(步驟S033)。因此,切換單元20則根據選擇指令將切換器211、214維持導通狀態,並且將切換器212、213、215切換為斷路狀態(如圖4所示)(步驟S034)。反之,控制單元40判斷第一參考值組與第二參考值組均和告警閥值是符合預期時,則控制單元40不輸出重啟指令。如此即可讓天線系統維持良好的無線傳輸之品質,能進一步讓使用者能保持其良好的使用感受。In the first embodiment, the reference value group is taken as an RSSI value as an example. When the
在一實施例中,當控制單元40判斷第一參考值組(例如第一RSSI值=-75dBm)大於告警閥值,其判斷結果是符合預期。接著控制單元會將第二參考值組(例如第二RSSI值=-85 dBm)與告警閥值(例如預設的RSSI值=-80dBm)進行比較判斷第二參考值組是否符合預期(如圖6的步驟S022)。於此實施例中,因第二參考值組與告警閥值之判斷結果為不符合預期,則控制單元40會輸出重啟指令至切換單元20,以重啟切換單元20(如圖6的步驟S03)。切換單元20則根據重啟指令將各切換器21均切換為導通狀態(如圖3所示),並接收各天線10的對應的回傳值(RSSI值)以進行排序。並能藉此生成對應的選擇指令以驅動對應的切換器21為導通狀態與斷路狀態。In an embodiment, when the
其中,判斷參考值組與告警閥值的順序於本發明中並非為限制。意即可以先判斷第二參考值組與告警閥值是否符合預期,再來判斷第一參考值組與告警閥值是否符合預期。Among them, the order of judging the reference value group and the alarm threshold is not limited in the present invention. This means that it can be judged first whether the second reference value group and the alarm threshold are in line with expectations, and then whether the first reference value group and the alarm threshold are in line with expectations.
請參閱圖1及2A,在一實施例中,參考值組包含前參考值及後參考值,告警閥值可以為信號強度的一降幅程度。以第一實施例為例,告警閥值可以是RSSI值的降幅程度。也就是說,控制單元40會在第一時間點(較早的時間點)取得導通狀態的切換器212所對應之天線102的RSSI值(即前參考值=-69 dBm),並在第二時間點(較晚的時間點)取得同個導通狀態的切換器212所對應之天線102的RSSI值(即後參考值=-75dBm)。接著,計算出前參考值與後參考值的一差值(例如:將後參考值減去前參考值所得之差值),並將此差值來與告警閥值比較判斷是否符合預期。例如預設的告警閥值為-5(即預設RSSI降幅程度為5)。當前參考值與後參考值的差值(例如:差值為-6)小於告警閥值時(表示天線102的RSSI值降幅程度超過5),即表示天線102接收的無線信號之信號強度有變弱的現象。因此控制單元40隨即輸出重啟指令,以對切換單元20進行重啟。Please refer to FIGS. 1 and 2A. In an embodiment, the reference value group includes a front reference value and a back reference value. The alarm threshold may be a degree of decrease in signal strength. Taking the first embodiment as an example, the alarm threshold may be the degree of decrease in the RSSI value. In other words, the
在一實施例中,當通訊單元30接收的參考值組為無線信號之Ping值時,其可以為判斷各參考值組與告警閥值之間是否符合預期。也就是說,控制單元40判斷各Ping值中之任一者是大於告警閥值時,則生成重啟指令。反之,當判斷各Ping值是小於或等於告警閥值時,則表示對應於導通狀態之切換器21的天線10是具有良好的無線傳輸之品質,能進一步讓使用者能保持其良好的使用感受。再於一些實施例中,其他關於信號強度之判斷方式也如同上述,於此不再贅述。In an embodiment, when the reference value group received by the
在一實施例中,在切換單元20重啟過程中,控制單元40所接收各天線10的回傳值(例如:RSSI值)與告警閥值相比均不符告預期時,為了讓天線系統能夠繼續進行通訊,還是會從所有不符合預期的回傳值中選取有較佳回傳值的天線10進行通訊,如此會導致切換單元20一直被重啟的問題。In an embodiment, during the restarting process of the switching
因此,當切換單元20連續重啟數次(例如:3次)中每次控制單元40所接收到的各天線10的回傳值(RSSI值)與告警閥值相比均不符告預期,則會啟動一告警閥值調整程序。Therefore, when the switching
在一實施例中,告警閥值調整程序為控制單元40將告警閥值調整為各天線10的回傳值中的最佳回傳值,或是將告警閥值調整為此最佳回傳值少一個差值(例如:差值為5,意即降低告警閥值),以避免在當下環境所有天線10與告警閥值相比皆不符合預期,而導致切換單元20不斷重啟,造成不必要的系統負載。In an embodiment, the alarm threshold adjustment procedure is that the
請參閱圖1及2A,在一實施例中,通訊單元30將自所接收的無線信號中擷取的天線102的連線時間作為參考值組。亦即天線102傳輸無線信號期間稱為連線時間。在此實施例中,控制單元40會設定一預設連線時間作為告警閥值。接著,控制單元30比較此連線時間是否與預設連線時間相符(即步驟S02),當連線時間小於預設連線時間時,則輸出重啟指令(即步驟S03)。在此實施例中,當天線102發生瞬斷或者異常而導致連線時間突然有縮減的情況時,即可能表示天線102的無線通訊品質不佳,故藉此重新啟動切換單元20來選擇無線通訊品質較好的天線,以讓使用者能保持良好的使用感受。1 and 2A, in one embodiment, the
請再次參閱圖1,控制單元40還包含有感測模組41,感測模組41包含一定位元件411,能用以與全球定位系統(GPS;Global Positioning System)進行通訊以取得現下定位資訊做為參考值組。在此實施例中,控制單元40會將前次定位資訊設為告警閥值,並將現下定位資訊與前次定位資訊進行比較。若現下定位資訊與前次定位資訊不同(即表示參考值組不符合預期),則判斷天線系統有被移動位置。如此,控制單元40即會產生重啟指令,重啟切換單元20。Please refer to FIG. 1 again. The
於一實施例中,感測模組41包含重力感測元件412,能感測天線系統是否有發生翻轉、移動、角度變化或其他等任意變動之動態變化,以產生一現下重力感測資訊作為一系統狀態參考值。在此實施例中,控制單元40會將前次重力感測資訊設為告警閥值,並將現下重力感測資訊與前次重力感測資訊進行比較。若現下重力感測資訊與前次重力感測資訊不同(即表示系統狀態參考值不符合預期),則判斷天線系統有發生翻轉、移動、角度變化或其他等任意變動之動態變化。如此,控制單元40即會產生重啟指令,重啟切換單元20。In one embodiment, the
在一實施例中,重力感測元件412可以為重力感測器(G-Sensor)、陀螺儀或其組合,本發明並非以此為限制。In an embodiment, the
依據上述實施例,透過各天線10的參考值組與告警閥值之比較是否符合預期,而能進一步地重啟切換單元20,以驅動各切換器21重新變更為斷路狀態或導通狀態。藉此能隨時以適合的各天線10來維持適當的輻射場型,如此能隨時保持良好的無線傳輸之品質,以進一步能讓使用者能保持其使用的感受。再者,更透過智能地變更告警閥值,以更能精確的切換各切換器21而使用者獲得更佳的使用感受。According to the above-mentioned embodiment, whether the comparison between the reference value set of each
10‧‧‧天線101-105‧‧‧天線20‧‧‧切換單元21‧‧‧切換器211-215‧‧‧切換器30‧‧‧通訊單元40‧‧‧控制單元41‧‧‧感測模組411‧‧‧定位元件412‧‧‧重力感測元件S01-S03‧‧‧步驟S021-S022‧‧‧步驟S031-S034‧‧‧步驟T1‧‧‧待機時間T2‧‧‧重啟時間間隔Tb‧‧‧倍數時間間隔Tc‧‧‧指數時間間隔Td‧‧‧最長時間間隔10‧‧‧Antenna 101-105‧‧‧
[圖1]是本案天線系統的一實施例之架構示意圖。 [圖2A]是本案天線系統的重啟方法之一步驟圖。 [圖2B]是本案天線系統的重啟方法之重啟步驟圖。 [圖3]是本案天線系統的重啟過程之示意圖。 [圖4]是本案天線系統的一實施例之重啟後示意圖。 [圖5]是本案天線系統的重啟時間點之時間間隔示意圖。 [圖6]是本案天線系統的第一實施例之步驟示意圖。[FIG. 1] is a schematic structural diagram of an embodiment of the antenna system of the present case. [Figure 2A] is a step diagram of one method of restarting the antenna system in this case. [Figure 2B] is a diagram of the restart procedure of the antenna system restart method in this case. [Figure 3] is a schematic diagram of the restart process of the antenna system in this case. [FIG. 4] It is a schematic diagram of an embodiment of the antenna system of this case after restarting. [Figure 5] It is a schematic diagram of the time interval of the restart time point of the antenna system in this case. [Fig. 6] is a schematic diagram of steps of the first embodiment of the antenna system of the present case.
10‧‧‧天線 10‧‧‧ Antenna
101-105‧‧‧天線 101-105‧‧‧ antenna
20‧‧‧切換單元 20‧‧‧Switch unit
21‧‧‧切換器 21‧‧‧Switch
211-215‧‧‧切換器 211-215‧‧‧Switch
30‧‧‧通訊單元 30‧‧‧Communication unit
40‧‧‧控制單元 40‧‧‧Control unit
41‧‧‧感測模組 41‧‧‧sensing module
411‧‧‧定位元件 411‧‧‧Locating element
412‧‧‧重力感測元件 412‧‧‧Gravity sensing element
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